CN208094826U - 低功率待机电路及电磁炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种低功率待机电路及电磁炉。该低功率待机电路，包括：EMC滤波电路(20)、开关电源电路(30)、微控制单元(40)、桥式整流电路(50)以及主加热回路(60)，可控开关电路(10)、第一二极管D1、第二二极管D2；所述微控制单元(40)用于在待机状态时控制所述可控开关电路(10)导通所述第一二极管D1、断开所述EMC滤波电路(20)以及断开所述主加热回路(60)，以克服电路调试难度大，元件多成本高的问题。

Description

低功率待机电路及电磁炉

技术领域

本实用新型涉及家电技术领域，尤其涉及一种低功率待机电路及电磁炉。

背景技术

电磁炉是一种常见的用于加热的家用电器。电磁炉在工作时，利用高频交流电通过线圈盘以使放置在电磁炉上的锅具底部产生涡流，从而对电磁炉上设置的锅具进行加热。

现有技术中，为了防止电磁炉工作时电磁炉与电网相互干扰，电磁炉必须通过国家的电磁兼容性(electromagnetic compatibility，EMC)强制标准，同时考虑电磁炉的低待机功率问题，中国专利公告号CN205946222U公开了一种低功率待机电路，其中，图1为现有技术提供的低功率待机电路的结构示意图。如图1所示，整流滤波谐振电路30对应的主回路具有第一EMC滤波电路20，开关电源电路40具有第二EMC滤波电路43。为了避免电磁炉处于待机状态时，第一EMC滤波电路20中的电容充放电，从而增加电路的待机功耗，在待机时通过可控开关电路50来关闭第一EMC滤波电路20以及整流滤波谐振电路30关闭，以减小待机功耗。

然而，现有技术中开关电源电路和主回路分别具有EMC滤波电路，不仅导致电路调试难度大，同时较多的元件导致成本比较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种低功率待机电路及电磁炉，以克服电路调试难度大，元件多成本高的问题。

第一方面，本实用新型提供一种低功率待机电路，包括：EMC滤波电路、开关电源电路、微控制单元、桥式整流电路以及主加热回路，可控开关电路、第一二极管D1、第二二极管D2；其中，

所述可控开关电路分别与市电、所述第一二极管D1和所述EMC滤波电路连接，所述桥式整流电路分别与所述EMC滤波电路以及所述主加热回路连接；

所述第一二极管D1还与所述开关电源电路连接，所述第二二极管D2分别与所述开关电源电路、所述EMC滤波电路以及所述桥式整流电路连接；

所述微控制单元还分别与所述可控开关电路、所述开关电源电路以及所述主加热回路连接；

所述微控制单元用于在待机状态时控制所述可控开关电路导通所述第一二极管D1、断开所述EMC滤波电路以及断开所述主加热回路；

所述微控制单元还用于在工作状态时控制所述可控开关电路断开所述第一二极管D1、导通所述EMC滤波电路以及导通所述主加热回路。

在一种可能的设计中，所述可控开关电路包括单刀双掷继电器RLY1和与所述单刀双掷继电器RLY1连接的继电器驱动电路；

所述单刀双掷继电器RLY1的常开触点与所述EMC滤波电路连接，所述单刀双掷继电器RLY1的常闭触点与所述第一二极管D1连接；

所述继电器驱动电路与所述微控制单元连接。

在一种可能的设计中，所述第一二极管D1的正极与所述可控开关电路连接，所述第一二极管D1的负极与所述开关电源电路连接。

在一种可能的设计中，所述EMC滤波电路包括：共模电感L1和第一电容C1；

所述第一电容C1的两端分别与火线和零线连接，所述共模电感L1设置在所述第一电容C1与所述桥式整流电路之间；

所述第二二极管D2的正极设置在共模电感L1的输出端，所述第二二极管D2的负极与所述开关电源电路连接。

在一种可能的设计中，所述EMC滤波电路还包括：差模电感L2和第二电容C2；

所述差模电感L2和所述第二电容C2设置在所述共模电感L1和所述桥式整流电路之间；

所述第二电容C2的两端分别与所述火线和零线连接，所述差模电感L2设置在所述零线或所述火线上，且位于所述第二电容C2与所述共模电感L1之间。

在一种可能的设计中，所述第二二极管D2的正极设置在所述共模电感L1与所述差模电感L2之间。

在一种可能的设计中，所述第二二极管D2的正极设置在所述第二电容C2与所述桥式整流电路之间。

在一种可能的设计中，还包括：第三二极管D3，所述第三二极管D3的正极与所述EMC滤波电路连接，所述第三二极管D3的负极与所述开关电源电路连接。

在一种可能的设计中，所述主加热回路包括谐振电路、IGBT驱动电路以及IGBT；

所述谐振电路分别与所述桥式整流电路和所述IGBT连接；

所述IGBT驱动电路分别与所述IGBT以及所述微控制单元连接。

第二方面，本实用新型提供一种电磁炉，包括如上第一方面及第一方面的各种可能的设计所述的低功率待机电路。

本实施例提供的低功率待机电路及电磁炉，该低功率待机电路包括可控开关电路、EMC滤波电路、开关电源电路、微控制单元、第一二极管D1、第二二极管D2、桥式整流电路以及主加热回路，其中，可控开关电路分别与市电、第一二极管D1和EMC滤波电路连接，在待机状态时，微控制器控制可控开关电路导通第一二极管D1、断开EMC滤波电路以及断开主加热回路，此时主加热回路断开，不消耗功率，开关电源电路通过第一二极管D1以及桥式整流电路中的一个二极管形成了半波整流，进一步降低了待机功耗，在工作状态下，微控制单元控制所述可控开关电路导通EMC滤波电路和主加热回路，断开第一二极管D1，主加热回路和开关电源电路经过EMC滤波电路滤波，满足了EMC的要求，同时实施例减少了一个EMC滤波电路，不仅使得电路调试简单，还降低了成本。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

图1为现有技术提供的低功率待机电路的结构示意图；

图2为本实用新型提供的低功率待机电路的结构示意图一；

图3为本实用新型提供的低功率待机电路的结构示意图二；

图4为本实用新型提供的低功率待机电路的结构示意图三；

图5为本实用新型提供的低功率待机电路的工作原理图；

图6为本实用新型提供的低功率待机电路的结构示意图四。

附图标记说明：

10-可控开关电路；

20-EMC滤波电路；

30-开关电源电路；

40-微控制单元；

50-桥式整流电路；

60-主加热回路；

11-继电器驱动电路。

具体实施方式

图2为本实用新型提供的低功率待机电路的结构示意图一。如图2所示，本实施例提供的低功率待机电路包括：可控开关电路10、EMC滤波电路20、开关电源电路30、微控制单元40、第一二极管D1、第二二极管D2、桥式整流电路50以及主加热回路60；其中，

可控开关电路10分别与市电、第一二极管D1和EMC滤波电路20连接，桥式整流电路50分别与EMC滤波电路20以及主加热回路60连接；

第一二极管D1还与开关电源电路30连接，第二二极管D2分别与开关电源电路30、EMC滤波电路20以及桥式整流电路50连接；

微控制单元40还分别与可控开关电路10、开关电源电路30以及主加热回路60连接。

在本实施例中，电磁兼容(Electromagnetic Compatibility，EMC)滤波电路20能够消除或减少电磁加热过程中开关电源电路30和主加热回路60的电磁干扰。该EMC滤波电路20可以为包括电感和电容的具有电磁滤波的电路，本实施例对EMC滤波电路20的具体实现方式不做特别限制，凡是能够实现EMC的滤波电路，都属于本实用新型的保护范畴。

该开关电源电路30主要为弱电器件提供电能，例如可以将高压转换为弱电器件需要的低压，并为弱电器件进行供电，弱电器件例如为各种控制芯片、各种传感器等。该低压例如可以为18V。

桥式整流电路50可以为四个整流二极管桥接形成的整流电路。

主加热回路60可以包括谐振电路、绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)驱动电路以及IGBT，其中谐振电路分别与桥式整流电路50和IGBT连接，IGBT驱动电路分别与IGBT以及微控制单元40连接。

该主加热回路60的工作过程主要为：桥式整流电路50将市电变换为脉动直流，谐振电路可以将该脉动直流转换为谐振电流，从而谐振电路的线圈盘产生周期性变化的磁场，磁力线经线圈与金属器皿底部构成的磁回路穿透炉面作用于锅底，利用小电阻大电流的短路热效应产生热量，在锅底形成涡流而发热，起到加热器皿中的食物的作用。其中，微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)40可以控制IGBT驱动电路工作，使得IGBT驱动电路控制IGBT的开启或关闭，该IGBT的开启或关闭，使得谐振电路产生谐振电流。

在本实施例中，以该低功率待机电路应用到电磁炉中为例进行详细说明，对于该低功率待机电路应用到其它设备中的实现方式类似，本实施例此处不再赘述。

在电磁炉插上电源后，电磁炉的工作状态主要包括两种，工作状态和待机状态。在工作状态下，电磁炉能够对锅具进行加热。在待机状态下，电磁炉的主加热回路不再工作。在大部分时间内，电磁炉都处于待机状态。

在本实施例中，对低功率待机电路做出改进，使得开关电源电路和主加热回路共用EMC滤波电路，以优化电路结构，减少元器件，并降低开发难度和成本。

本实施例中的可控开关电路10在电磁炉处于工作状态时，可以在微控制单元40的控制作用下，导通EMC滤波电路20，主加热回路60和开关电源电路30均经过EMC滤波电路20，整机满足EMC的要求。同时，主加热回路60通过桥式整流电路50进行整流，而对于开关电源电路30而言，开关电源电路30通过第二二极管D2和桥式整流电路50中的一个二极管可以形成半波整流电路，在调整开关电源参数的情况下，可以保证开关电源的输出功率。

具体地，开关电源电路30和主加热回路60共用EMC滤波电路，在电磁加热(Induction Heating，IH)领域中，主要的干扰源为主加热回路60，而开关电源电路30作为干扰源其功率相对于主加热回路60的功率要小很多，所以共用主加热回路60的EMC滤波电路，在进行调试时，可以将主加热回路60和开关电源电路30的干扰调试掉，即针对一个EMC滤波电路进行调试，就可以电磁兼容特性。

在电磁炉处于待机状态时，微控制单元40控制可控开关电路10导通第一二极管D1、断开EMC滤波电路20以及断开主加热回路60。在第一二极管D1导通后，开关电源电路30通过第一二极管D1和桥式整流电路50中的一个二极管形成半波整流，维持开关电源的负载输出。本领域技术人员可以理解，在处于待机状态下，开关电源电路30为开关电源提供的电流非常小，主要为一些弱电器件提供电能，例如为一些功能按键提供电能等。由此，开关电源电路30的电磁兼容特性可以满足相应标准以及使用需求，同时由于电流非常小，因此，通过半波整流就可以达到开关电源的负载输出。由于开关电源电路30采用半波整流，相对于现有技术中的全波整流而言，只需要二个二极管，且降低了输入电压，在待机状态下进一步降低了功耗。

如图2所示，本实施例提供的可控开关电路10包括：单刀双掷继电器RLY1和与单刀双掷继电器RLY1连接的继电器驱动电路11。

其中，单刀双掷继电器RLY1的常开触点与EMC滤波电路20连接，单刀双掷继电器RLY1的常闭触点与第一二极管D1连接；继电器驱动电路11与微控制单元40连接。

即单刀双掷继电器RLY1的常开触点串联在主加热回路60中。在保险管FUSE1之后，EMC滤波电路20之前，一组常闭触点串联在保险管RUSE1和第二二极管D1之间。

在具体实现过程中，在电磁炉处于待机状态时，常开触点保持断开状态，EMC滤波电路20和主加热回路60不接通电源，不产生功耗，常闭触点保持导通状态，开关电源电路30通过第一二极管D1和桥式整流电路50中的一个二极管形成半波整流，维持开关电源的负载输出。

在电磁炉处于工作状态时，即需要主加热回路60工作时，微控制单元40输出控制信号给继电器驱动电路11，使得继电器线圈加载电压，继电器的常开触点闭合，EMC滤波电路和主加热回路60接通电源，可以开始工作；继电器的常闭触点断开，开关电源电路30通过第二二极管D2和桥式整流电路50中的一个二极管形成半波整流电路，满足开关电源的负载输出。

本实施例提供的低功率待机电路，包括可控开关电路、EMC滤波电路、开关电源电路、微控制单元、第一二极管D1、第二二极管D2、桥式整流电路以及主加热回路，其中，可控开关电路分别与市电、第一二极管D1和EMC滤波电路连接，在待机状态时，微控制器控制可控开关电路导通第一二极管D1、断开EMC滤波电路以及断开主加热回路，此时主加热回路断开，不消耗功率，开关电源电路通过第一二极管D1以及桥式整流电路中的一个二极管形成了半波整流，进一步降低了待机功耗，在工作状态下，微控制单元控制所述可控开关电路导通EMC滤波电路和主加热回路，断开第一二极管D1，主加热回路和开关电源电路经过EMC滤波电路滤波，满足了EMC的要求，同时实施例减少了一个EMC滤波电路，不仅使得电路调试简单，还降低了成本。

图3为本实用新型提供的低功率待机电路的结构示意图二，如图3所示，本实施例在图2所示实施例的基础上，还包括：第三二极管D3。

其中，该第三二极管D3的正极与EMC滤波电路20连接，第三二极管D3的负极与开关电源电路30连接。

在增加了第三二极管D3的基础上，在待机状态下，开关电源电路30控制EMC滤波电路20和主加热回路60不接通电源，不产生功耗，第一二极管D1处于导通状态，开关电源电路30通过第一二极管D1和桥式整流电路50中的一个二极管形成半波整流，维持开关电源的负载输出。

在增加了第三二极管D3的基础上，在工作状态下，开关电源电路30控制EMC滤波电路20和主加热回路60接通电源，第一二极管D1处于断开状态。开关电源电路30通过第二二极管D2、第三二极管D3和桥式整流电路中的2个二极管形成全波整流电路，满足开关电源的负载输出。

通过增加第三二极管D3，可以在工作状态下，针对开关电源电路30形成全波整流电路，无需调整开关电源参数，满足开关电源的负载输出。

下面结合具体的实施例，对本实施例提供的低功率待机电路的结构进行详细说明。

图4为本实用新型提供的低功率待机电路的结构示意图三，如图4所示，EMC滤波电路20包括：共模电感L1和第一电容C1；

第一电容C1的两端分别与火线和零线连接，共模电感L1设置在第一电容C1与桥式整流电路50之间。

第一二极管D1的正极与可控开关电路10连接，第一二极管D1的负极与开关电源电路30连接。

第二二极管D2的正极设置在共模电感L1的输出端，第二二极管D2的负极与开关电源电路30连接。

可选地，在本实施例中，EMC滤波电路20还可以包括：差模电感L2和第二电容C2；差模电感L2和第二电容C2设置在共模电感L1和桥式整流电路50之间；第二电容C2的两端分别与火线和零线连接，差模电感L2设置在火线或零线上，且位于第二电容C2与共模电感L1之间。在本实施例中以差模电感L2设置在零线上为例进行绘制。

本领域技术人员可以理解，当差模电感L2和第二电容C2设置在共模电感L1和桥式整流电路50之间，即差模电感L2和第二电容C2设置在桥式整流电路50的上游，此时，差模电感L2和第二电容C2，可以作为EMC滤波电路20的部分，也可以同时作为桥式整流滤波电路50的部分，从而在没有器件增加的情况下，增强了电磁兼容特性。

在本实施例中，在一种可能的实现方式中，第二二极管D2的正极设置在共模电感L1与差模电感L2之间，第二二极管D2的负极与开关电源电路30连接。

如图4所示，继电器驱动电路11包括三级管Q1和电阻R1和电阻R2。具体地，三极管Q1的集电极与单刀双掷继电器RY1连接，三极管Q1的基极与微控制单元连接，三极管Q1的发射极接地。

在具体实现过程中，当工作状态时，微控制单元向三极管Q1输出高电平，使得三极管Q1导通，从而常开触点吸合，为后级EMC滤波电路和主加热回路供电。当待机状态时，微控制单元输出低电平到三极管Q1，使得三极管Q1截止，从而常开触点断开，切断后级EMC滤波电路和主加热回路的供电，以达到降低待机功率的目的。

针对图4所示的低功率待机电路，图5为本实用新型提供的低功率待机电路的工作原理图。

如图5所示，在处于待机状态时，常开触点保持断开状态，常闭触点保持闭合状态，开关电源电路30的半波整流的电路支路如图上箭头标识的电流走向。电流从火线输入，经过第一二极管D1，经过开关电源电路30，然后经过整流滤波电路中的桥堆DB1中的一个二极管，从而形成半波整流。

当处于工作状态下，常开触点闭合，常闭触点断开。同时在具体实现过程中，开关电源电路30会接地，同时主加热回路60接地，开关电源电路30和主加热回路60共地。

在一种可能的实现方式中，当市电从火线L输入，经保险管FUSE1、第一电容C1、共模电感L1、第三二极管D3、开关电源电路30、主加热回路60、桥堆DB1中的一个二极管D5，然后从火线N流出时，为一个半波整流；当电流从零线N输入，流经第一电容C1、共模电感L1、第三二极管D2、开关电源电路30、主加热回路60、桥堆DB1中的一个二极管D4，然后从火线L流出，形成另一个半波整流，从而实现全波整流。

图6为本实用新型提供的低功率待机电路的结构示意图四。如图6所示，本实施例与图5实施例所不同的是，本实施例的第二二极管D2的正极设置在第二电容C2与桥式整流电路50之间，第二二极管D2的负极与开关电源电路连接。此种设置方式也可以保证开关电源的EMC要求。

本实用新型还提供一种电磁炉，该电磁炉包括上所述的低功率待机电路。在具体实现过程中，电磁炉上具有操作面板，该操作面板上设置有按钮或触摸屏，用户可以通过对操作面板的操作，使得电磁炉进入待机状态或工作状态。

在电磁炉处于工作状态时，在微控制单元40的控制作用下，EMC滤波电路20导通，主加热回路60和开关电源电路30均经过EMC滤波电路20，整机满足EMC的要求。开关电源电路30可以实现半波整流或全波整流。

在电磁炉处于待机状态时，微控制单元40控制可控开关电路10导通第一二极管D1、断开EMC滤波电路20以及断开主加热回路60。在第一二极管D1导通后，开关电源电路30通过第一二极管D1和桥式整流电路50中的一个二极管形成半波整流，维持开关电源的负载输出。相对于现有技术中的全波整流而言，只需要二个二极管，在待机状态下进一步降低了电磁炉的功耗。

本实用新型提供的电磁炉，在待机状态时，微控制器控制可控开关电路导通第一二极管D1、断开EMC滤波电路以及断开主加热回路，此时主加热回路断开，不消耗功率，开关电源电路通过第一二极管D1以及桥式整流电路中的一个二极管形成了半波整流，进一步降低了待机功耗，在工作状态下，微控制单元控制所述可控开关电路导通EMC滤波电路和主加热回路，断开第一二极管D1，主加热回路和开关电源电路经过EMC滤波电路滤波，满足了EMC的要求，同时实施例减少了一个EMC滤波电路，不仅使得电路调试简单，还降低了成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低功率待机电路，包括：EMC滤波电路(20)、开关电源电路(30)、微控制单元(40)、桥式整流电路(50)以及主加热回路(60)，其特征在于，还包括：可控开关电路(10)、第一二极管D1、第二二极管D2；其中，

所述可控开关电路(10)分别与市电、所述第一二极管D1和所述EMC滤波电路(20)连接，所述桥式整流电路(50)分别与所述EMC滤波电路(20)以及所述主加热回路(60)连接；

所述第一二极管D1还与所述开关电源电路(30)连接，所述第二二极管D2分别与所述开关电源电路(30)、所述EMC滤波电路(20)以及所述桥式整流电路(50)连接；

所述微控制单元(40)还分别与所述可控开关电路(10)、所述开关电源电路(30)以及所述主加热回路(60)连接；

所述微控制单元(40)用于在待机状态时控制所述可控开关电路(10)导通所述第一二极管D1、断开所述EMC滤波电路(20)以及断开所述主加热回路(60)；

所述微控制单元(40)还用于在工作状态时控制所述可控开关电路(10)断开所述第一二极管D1、导通所述EMC滤波电路(20)以及导通所述主加热回路(60)。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述可控开关电路(10)包括单刀双掷继电器RLY1和与所述单刀双掷继电器RLY1连接的继电器驱动电路(11)；

所述单刀双掷继电器RLY1的常开触点与所述EMC滤波电路(20)连接，所述单刀双掷继电器RLY1的常闭触点与所述第一二极管D1连接；

所述继电器驱动电路(11)与所述微控制单元(40)连接。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一二极管D1的正极与所述可控开关电路(10)连接，所述第一二极管D1的负极与所述开关电源电路(30)连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述EMC滤波电路(20)包括：共模电感L1和第一电容C1；

所述第一电容C1的两端分别与火线和零线连接，所述共模电感L1设置在所述第一电容C1与所述桥式整流电路(50)之间；

所述第二二极管D2的正极设置在共模电感L1的输出端，所述第二二极管D2的负极与所述开关电源电路(30)连接。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述EMC滤波电路(20)还包括：差模电感L2和第二电容C2；

所述差模电感L2和所述第二电容C2设置在所述共模电感L1和所述桥式整流电路(50)之间；

所述第二电容C2的两端分别与所述火线和零线连接，所述差模电感L2设置在所述零线或所述火线上，且位于所述第二电容C2与所述共模电感L1之间。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第二二极管D2的正极设置在所述共模电感L1与所述差模电感L2之间。

7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第二二极管D2的正极设置在所述第二电容C2与所述桥式整流电路(50)之间。

8.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，还包括：第三二极管D3，所述第三二极管D3的正极与所述EMC滤波电路(20)连接，所述第三二极管D3的负极与所述开关电源电路(30)连接。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述主加热回路(60)包括谐振电路、IGBT驱动电路以及IGBT；

所述谐振电路分别与所述桥式整流电路(50)和所述IGBT连接；

所述IGBT驱动电路分别与所述IGBT以及所述微控制单元(40)连接。

10.一种电磁炉，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的低功率待机电路。